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https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Cartoon-Homo_sapiens_syndrom.jpg, 04.10.2019
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Thüringer Ministerium für Umwelt, Energie und
Naturschutz: Fakten zur Klimaveränderung in
Thüringen, 2017
Klimawandel
Kurzer Einblick in den aktuellen Wissensstand
Ralf Carl
Dipl.-Biochem.
Ortsgruppe Jena
AG Bildung
Klimawandel
1. Historische Klimaveränderungen
1.1 Klimaschwankungen der Erde
1.2 Ursachen der Klimaschwankungen
2. Zukunftsprojektionen
2.1 RCP-Szenarien
2.2 Szenarien des IPCC-Berichts 2018
2.3 Projizierte Folgen des Klimawandels
3. Emissionspfade und CO2-Budget
4. Schlussfolgerungen
1.1 Klimaschwankungen der Erde
Quelle: NASA
1.1 Klimaschwankungen der Erde
Hans Häckel: Meteorologie, 8. Auflage 2016
DurchschnittstemperaturNordhalbkugelin°C
1.1 Klimaschwankungen der Erde
1.2 Ursachen der Klimaschwankungen
• Begriff Albedo
1.2 Ursachen der Klimaschwankungen
• Begriff Albedo
Albedo: helle Flächen (hohe Albedo) reflektieren mehr Strahlung als dunkle
Sonnenaktivität,
Abstand Erde - Sonne
Trübung der Atmosphäre
Albedo
Konzentration an
Treibhausgasen
Wärmespeicherung
an Erdoberfläche
1.2.1 Astronomische Ursachen
https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenaktivit%C3%A4t, 27.09.2019
1.2.1 Astronomische Ursachen
https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenaktivit%C3%A4t, 27.09.2019
1.2.1 Astronomische Ursachen
• Neigung der Erdachse Exzentrizität der Erdumlaufbahn
• Präzessionsbewegungen der Erde um die Sonne
Hans Häckel: Meteorologie, 8. Auflage 2016
Zyklus: 40 000 Jahre
Zyklus: 100 000 Jahre
Zyklus: 26 000 Jahre
gestrichelt: derzeitige Bahn
Erdbahn in Eiszeit
Einfluss der Milankovic-Zyklen
• Begriff Albedo
Albedo: helle Flächen (hohe Albedo) reflektieren mehr Strahlung als dunkle
Abstand Erde - Sonne
Albedo
Wärmespeicherung
an Erdoberfläche
1.2.1 Astronomische Ursachen
• Schätzung der Temperatur der Erde nach den Milankovic-Zyklen
Hans Häckel: Meteorologie, 8. Auflage 2016
1.2.2 Geologische Ursachen
https://de.wikipedia.org/wiki/Eisdrift, 27.09.2019
Einfluss der Plattenverschiebung
• Begriff Albedo
Albedo: helle Flächen (hohe Albedo) reflektieren mehr Strahlung als dunkle
Albedo
1.2.3 Atmosphärische Ursachen
• Vulkane, Aerosole
wetter.de, 27.09.2019
Einfluss der Vulkanaktivität
• Begriff Albedo
Albedo: helle Flächen (hohe Albedo) reflektieren mehr Strahlung als dunkle
Trübung der Atmosphäre
1.2.3 Atmosphärische Ursachen
• Treibhauseffekt:
https://www.bpb.de/cache/images/0/38430-3x2-original.jpg?9A359, 27.09.2019
Molekulare Erklärung des Treibhauseffektes
https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Treibhauseffekt, https://pixabay.com/de/illustrations/kohlendioxid-co2-molek%C3%BCl-vibrationen-1431791/ 27.09.2019
Wasser
Kohlendioxid
Ozon
Lachgas
Methan
1.2.4 Anthropogener Einfluss
https://techcrunch.com/wp-content/uploads/2019/05/Screen-Shot-2019-05-12-at-3.23.36-PM.png, 27.09.2019
1.2.4 Anthropogener Einfluss
Quelle: PIK Potsdam
1.2.4 Anthropogener Einfluss
• Herkunft von Kohlendioxid in Deutschland (2017):
• 39 % Energiebereitstellung (v.a. Kohlekraftwerke)
• 23 % Industrieprozesse (Stahlproduktion, Raffinerien, Zement…)
• 21 % Verkehr (v.a. Individualverkehr)
• 16 % Gebäude (Haushalte, Gewerbe)
• 1 % Landwirtschaft
Quelle: https://www.mdr.de/wissen/deutschland-top-fuenf-klima-emissionen-100.html, 04.10.2019
1.2.4 Anthropogener Einfluss
• Herkunft weiterer Treibhausgase:
• Methan: Landwirtschaft (v.a. Tierhaltung)
• Lachgas: Landwirtschaft (Düngung), Verkehr
→ CO2, CH4, N2O u.a. oft zusammengefasst zu CO2-Äquivalenten
Zusammenfassung: Einflussfaktoren auf Temperatur der Erde
Faktor Ursache für derzeitige Erwärmung
Plattentektonik nein, wirkt über Jahrmillionen
Milankovic-Zyklen nein, wirkt über Jahrtausende, derzeit
eher Trend zur Abkühlung
Sonnenaktivität nein, derzeit keine bedeutenden
Schwankungen
Vulkane nein, derzeit keine bedeutenden
Schwankungen
Treibhauseffekt ja, durch anthropogen freigesetzte
Treibhausgase
2. Projektionen
2.1 RCP-Szenarien
Quelle: AR5 (IPCC 2014)
2.1 RCP-Szenarien
https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/2-Grad-Ziel
Quelle: AR5 (IPCC 2014)
2.1 RCP-Szenarien
https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/2-Grad-Ziel
Quelle: AR5 (IPCC 2014)
RCP8.5
RCP2.6
2.2 Szenarien aus dem IPCC-Bericht 2018
Quelle: IPCC-Sonderbericht 2018
2.3 Projizierte Folgen des Klimawandels
https://www.t-online.de/nachrichten/klimawandel/id_65338412/klimawandel-verstaerkt-extremes-wetter.html, https://ze.tt/klimawandel-interaktive-bilder-zeigen-wie-stark-der-meeresspiegel-steigt/, https://www.swr.de/wissen/1000-
antworten/umwelt-und-natur/Hornisse, 01.10.2019
2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel
2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel
Globale Erwärmung 2100 + 1,5 °C + 2 °C
Extrem heiße Tage
(mittlere Breiten)
+ 3 °C + 4 °C
Starkniederschlag (hohe
Breiten, Ost-Nordamerika,
Ostasien)
geringeres Risiko höheres Risiko
Starkniederschlag durch
Tropenstürme
geringeres Risiko höheres Risiko
Meeresspiegel 2100 + 0,26 m
bis + 0,77 m
+ 0,30 m bis + 0,93 m
→ Umsiedlung von 10 Mio Menschen
mehr als bei 1,5 °C
Quelle: IPCC-Sonderbericht 2018
2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel
Quelle: SROCC (IPCC 2019)
RCP8.5
RCP2.6
2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel
https://ss2.climatecentral.org, 01.10.2019
RCP2.6: 2300
RCP8.5: 2100
2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel
https://ss2.climatecentral.org, 01.10.2019
RCP2.6: wahrscheinlich nicht
RCP8.5: nach 2300, außer Grönlandeis schmilzt früher ab
2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel
www.klimafolgenonline.com
2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel
RCP8.5
www.klimafolgenonline.com
Exkurs: Jetstream – Entstehung 1
https://img.posterlounge.de/img/products/450000/444228/444228_poster_l.jpg, 03.08.2019
Sonne
Warm
Kalt
T
H
kalte Luft sinkt ab → hoher Druck am Boden
warme Luft steigt auf → tiefer Druck am Boden
weiß: Polarfront
T
H
https://de.wikipedia.org/wiki/Jetstream, 03.08.2019; Hans Häckel: Meteorologie, 6. Auflage 2008
→ Druckausgleich vom tropischen Höhenhoch zum polaren Höhentief + Coriolis-Ablenkung
→ horizontale und vertikale Konzentrierung der Winde an Polarfront
→ Resultat: erdumspannendes, schmales Windband in 10 km Höhe um 45. Breitengrad
→ Windgeschwindigkeiten von tw. über 500 km/h
Exkurs: Jetstream – Entstehung 2
Exkurs: Jetstream – Rossby-Wellen
https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2019/01/Rossby-waves.png, https://www.zdf.de/assets/wetter-hitzerekord-102~2400x1350?cb=1561731166886, 3.08.2019
Verlagerung der Wellen
Exkurs: Jetstream – 7-Wellen-Muster
Figure 3 from Extreme weather events in early summer 2018 connected by a recurrent hemispheric wave-7 pattern, Kai Kornhuber et al 2019 Environ. Res. Lett. 14 054002 doi:10.1088/1748-9326/ab13bf
-7-Wellen-Muster relativ stabil (Resonanz!)
-bedingt durch Meer-Land-Verteilung
-Hitze sehr wahrscheinlich: West-Europa, Zentral-USA, Kaspische Region
Klimawandel und Wetterextreme
• Beobachtete Veränderungen:
• Rossby-Wellen werden größer und stabiler
• Wellenverlagerung nach Osten langsamer, teilweise Stillstand!
(„phase-locked events“) → 7-Wellen vor 1999 nie ≥ 2 Wochen!!!
• Ursachen:
• Arktis wärmer→ Polar-Höhentief schwächer → Jetstream schwächer
• Temperaturgradient Land – Meer höher → größere Rossby-Wellen
• Folgen:
• Extremwetterereignisse wahrscheinlicher, intensiver und länger
• Bsp.: Hitzewellen 2003, 2006, 2012, 2015, 2018
Globale Erwärmung 2100 + 1,5 °C + 2 °C
Arten, die mehr als die
Hälfte ihres geografischen
Verbreitungsgebiet verlieren
Insekten: 6 %
Pflanzen: 8 %
Wirbeltiere: 4 %
Insekten: 18 %
Pflanzen: 16 %
Wirbeltiere: 8 %
Ökosystem-Transformation 7 % der Landfläche 13 % der Landfläche
besonders bedroht:
Tundra, borealer Nadelwald
Meereisfreie Sommer
(Arktis) pro 100 Jahre
1 10
Verlust Korallenriffe 70-90 % 99 %
2.3.2 Auswirkungen auf Ökologie und Biodiversität
Vom Aussterben bedrohte Arten
• Schätzung insgesamt: 1 Mio Arten (25 %) vom Aussterben bedroht
IPBES: Global Assessment Report 2019
Artensterben und Klimawandel
• Bedeutung des Klimawandels steigt
• Verlagerung, Schrumpfen der
Verbreitungsgebiete
• 2 °C Erwärmung:
Verlust von 99 % der Korallenriffe
Living Planet Report 2018
2.3.3 Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft
www.klimafolgenonline.com
2.3.3 Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft
www.klimafolgenonline.com
2.3.3 Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft
-Ernährungssicherheit (hohes Risiko):
-Ertragsrückgang in Kombination mit steigendem Bedarf (Weltbevölkerung!)
-Ernteausfälle durch Extremwetterereignisse
-Wasserversorgung (hohes Risiko):
-v.a. verringerter Zugang zu Wasser für arme Menschen
-Grundwasserressourcen in meisten trockenen, subtropischen Regionen verringert
→steigender Wettbewerb um Wasser
-Mittelmeerraum trocknet aus
-Fischerei (mittleres bis hohes Risiko):
-Rückgang der Erträge
-Medizin (hohes Risiko):
-steigende Erkrankungsrate und Todesfälle durch Dehydrierung, Hitzschlag,
Hitzeerschöpfung usw.
-Ausbreitung von Infektionskrankheiten
https://de.wikipedia.org/wiki/Asiatische_Tigerm%C3%BCcke, 03.10.2019Quelle: AR5 (IPCC 2014), Risiko-Angaben für 4° -Erwärmung
2.3.3 Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft
Globale Erwärmung 2100 + 1,5 °C + 2 °C
Weltweiter Meeresfisch-
Ertrag pro Jahr
-1,5 Mio t -3 Mio t
Menschen, die
zunehmendem Wasserstress
ausgesetzt sind
? doppelt so viel wie bei 1,5 °C
Kleine Inseln und wenig
entwickelte Länder
„hohe vielfach
ineinandergreifende
Klimarisiken“
„hohe vielfach
ineinandergreifende
Klimarisiken“
Quelle: IPCC-Sonderbericht 2018
• Klimawandel als Fluchtursache:
• Extremwetterereignisse
• Meeresspiegel
• Ernterückgang
• Wasserstress
• Verstärkung des Kontrastes Arm-Reich
• Begünstigung der Entstehung gewaltsamer Konflikte
2.3.3 Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft
Quelle: AR5 (IPCC 2014)
2.3.4 Zusammenfassender Vergleich der Gefahren
Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
2.3.4 Zusammenfassender Vergleich der Gefahren
Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte
• Bsp. Jetstream
• Bsp. Eis-Albedo-Effekt
2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte
https://p5.focus.de/img/fotos/origs8539558/1132324573-w630-h420-o-q75-p5/gettyimages-533439864.jpg, 02.10.2019
• Bsp. Feuer
2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte
https://de.wikipedia.org/wiki/Waldbrand, 02.10.2019
• Bsp. Permafrost
2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte
https://polarpedia.eu/de/permafrost-4/, 02.10.2019
Gefahr: „Galoppierender“ Klimawandel
2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte
Eis-Albedo-Effekt
Gase aus Permafrost
CO2 aus Feuer
Jetstream-Wellen
Gefahr: „Galoppierender“ Klimawandel
2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte
Eis-Albedo-Effekt
Gase aus Permafrost
CO2 aus Feuer
Jetstream-Wellen Ruß
weniger
Eis
Hitzewellen in Gebieten mit
Permafrost
Gefahr: „Galoppierender“ Klimawandel
2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte
Eis-Albedo-Effekt
Gase aus Permafrost
CO2 aus Feuer
Jetstream-Wellen Ruß
weniger
Eis
Hitzewellen in Gebieten mit
Permafrost
Degradation
Amazonas-
Regenwald
Freisetzung
Methanhydrate
aus Tiefsee
3-5 °C?
3-5 °C?
5 °C?
????
2-3 °C?
3-5 °C?Steffen, W. et al: Trajectories of the Earth System in
the Anthropocene, 2018
Gefahr: „Galoppierender“ Klimawandel
2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte
Eis-Albedo-Effekt
Gase aus Permafrost
CO2 aus Feuer
Jetstream-Wellen Ruß
weniger
Eis
Hitzewellen in Gebieten mit
Permafrost
Degradation
Amazonas-
Regenwald
Freisetzung
Methanhydrate
aus Tiefsee
3-5 °C?
3-5 °C?
5 °C?
????
2-3 °C?
3-5 °C?Steffen, W. et al: Trajectories of the Earth System in
the Anthropocene, 2018
Auslösung bei +2 °C möglich, bei
1,5 °C nicht auszuschließen!!!
(Steffen et al, 2018)
2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte
Steffen, W. et al: Trajectories of the Earth System in the Anthropocene, 2018
3. Emissionspfade und CO2-Budget
rot: XR-Forderung
Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
Klassifizierung der Pfade
Pfad P1 P2 P3 P4
CO2-Emission 2030 vs. 2010 -58 % -47 % -41 % +4 %
CO2-Emission 2050 vs. 2010 -93 % -95 % -91 % -97 %
Energiebedarf 2050 vs. 2010 -32 % +2 % +21 % +44 %
Primärenergie aus Kohle 2030 vs. 2010 -78 % -61 % -75 % -59 %
Primärenergie aus Kohle 2050 vs. 2010 -97 % -77 % -73 % -97 %
Kernenergie 2050 vs. 2010 +150 % + 98 % +501 % +468 %
Kumulatives CCS (Gt CO2) 2100 0 348 687 1218
Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
CO2-Budget
• bereits 2200 Gt CO2-Budget aufgebraucht (Stand: 2017)
• 66 % unter 1,5 °C Erwärmung: noch 420 Gt CO2-Budget (2017!)
• derzeitige Emmisionen: 42 Gt pro Jahr
• Methanfreisetzung aus Permafrost u. Feuchtgebieten:
• Reduktion des Budgets um bis zu 100 Gt in diesem Jahrhundert!!!
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
CO2-Budget in Gt
CO2-Budget (2019)
aufgebraucht jährlicher Verbrauch noch vorhanden
Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
Weitere Einschätzungen des IPCC…
• Schätzungen nach festgelegten Zielen (Pariser Abkommen):
• Jahr 2030: 52-58 Gt CO2-Emission/Jahr
→keine Begrenzung auf 1,5 °C mehr möglich
→dann eher +3 °C
• mehr als 0,2 °C Überschreitung des 1,5 °C-Ziel:
• hohes Ausmaß an CO2-Entnahme-Techniken nötig
• Begrenzung auf 1,5 °C bis 2100 eher nicht mehr erreichbar
Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
Exkurs: Synergien und Zielkonflikte
• Anpassungen könnten Synergien erzeugen, z.B. mit:
• Gewährleistung von Ernährungssicherheit
• Aufrechterhaltung der Ökosysteme
• Verringerung von Armut und Ungleichheit
• aber auch Zielkonflikte möglich!
• Pfade mit besten Synergien u. wenigsten Zielkonflikten:
• geringer Energiebedarf
• geringer Konsum treibhausgasintensiver Lebensmittel
• geringe Abhängigkeit von C-Entnahme-Techniken
Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
4. Schlussfolgerungen
Was passieren müsste…
• schnelle, umfangreiche, einschneidende Transformation der Bereiche:
• Energieversorgung (u.a. sofortiger Stopp der Kohleverstromung)
• Verkehr
• Landwirtschaft/Ernährung
• Gesellschaft
• Konsum
• angemessene (!) CO2-Bepreisung (180 €/t laut Umweltbundesamt)
• Renaturierung von Ökosystemen und Aufforstung
• Lokale Anpassung an Klimawandelfolgen
• Anerkennung Klimawandel als Thema höchster Priorität und Dringlichkeit
• Globale Zusammenarbeit zur wirksamen Lösung des Problems
• Intelligente Strategien zum Stopp des globalen Bevölkerungswachstums
4. Schlussfolgerungen
Die Realität…
• globale Emissionen steigen weiter
• Regenwälder werden weiter gerodet
• Nationale und kurzfristige Denkmuster
• deutsches „Klimapäckchen“ September 2019:
„Wasch mir den Pelz, aber mach mich nicht nass“
• CO2-Steuer gestuft 10 – 30 €/t
• Ausbau der Infrastruktur für Elektroautos
• Bahntickets rund 10 % billiger
• Pendlerpauschale erhöht!!!
• unzureichende Regelungen im Sektor Landwirtschaft
• Einschränkung des Ausbaus von Windkraftanlagen
• Kohleausstieg 2038!!!
→ Überschreitung des CO2-Budgets für Deutschland um mindestens 70 %
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Cartoon-Homo_sapiens_syndrom.jpg, 04.10.2019
zum Nachlesen…
• leicht verständliche Informationen:
• Internetseiten des PIK Potsdam
• Internetseiten des Umweltbundesamts
• IPCC-Berichte:
• Fünfter Sachstandsbericht (2014)
• Sonderbericht über 1,5 °C globale Erwärmung (2018)
• Sonderbericht über Ozean und Kryosphäre (2019)
• Allgemeines zu Wetter, Strahlungsbilanz und Klimaveränderung:
• Hans Häckel: Meteorologie, 8. Auflage (2016)
• Jetstream:
• Kornhuber et al: Extreme weather events in early summer 2018 connected by a
recurrent hemispheric wave-7 pattern
• Zustand Biodiversität:
• Das „Globale Assessment“ des Weltbiodiversitätsrates IPBES (2019)
• Living Planet Report des WWF (2018)
• Kipppunkte:
• Steffen, W. et al: Trajectories of the Earth System in the Anthropocene, 2018
Klimawandel - naturwissenschaftliche Grundlagen

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Klimawandel - naturwissenschaftliche Grundlagen

  • 3. Klimawandel Kurzer Einblick in den aktuellen Wissensstand Ralf Carl Dipl.-Biochem. Ortsgruppe Jena AG Bildung
  • 4. Klimawandel 1. Historische Klimaveränderungen 1.1 Klimaschwankungen der Erde 1.2 Ursachen der Klimaschwankungen 2. Zukunftsprojektionen 2.1 RCP-Szenarien 2.2 Szenarien des IPCC-Berichts 2018 2.3 Projizierte Folgen des Klimawandels 3. Emissionspfade und CO2-Budget 4. Schlussfolgerungen
  • 5. 1.1 Klimaschwankungen der Erde Quelle: NASA
  • 6. 1.1 Klimaschwankungen der Erde Hans Häckel: Meteorologie, 8. Auflage 2016 DurchschnittstemperaturNordhalbkugelin°C
  • 8. 1.2 Ursachen der Klimaschwankungen • Begriff Albedo
  • 9. 1.2 Ursachen der Klimaschwankungen • Begriff Albedo Albedo: helle Flächen (hohe Albedo) reflektieren mehr Strahlung als dunkle Sonnenaktivität, Abstand Erde - Sonne Trübung der Atmosphäre Albedo Konzentration an Treibhausgasen Wärmespeicherung an Erdoberfläche
  • 12. 1.2.1 Astronomische Ursachen • Neigung der Erdachse Exzentrizität der Erdumlaufbahn • Präzessionsbewegungen der Erde um die Sonne Hans Häckel: Meteorologie, 8. Auflage 2016 Zyklus: 40 000 Jahre Zyklus: 100 000 Jahre Zyklus: 26 000 Jahre gestrichelt: derzeitige Bahn Erdbahn in Eiszeit
  • 13. Einfluss der Milankovic-Zyklen • Begriff Albedo Albedo: helle Flächen (hohe Albedo) reflektieren mehr Strahlung als dunkle Abstand Erde - Sonne Albedo Wärmespeicherung an Erdoberfläche
  • 14. 1.2.1 Astronomische Ursachen • Schätzung der Temperatur der Erde nach den Milankovic-Zyklen Hans Häckel: Meteorologie, 8. Auflage 2016
  • 16. Einfluss der Plattenverschiebung • Begriff Albedo Albedo: helle Flächen (hohe Albedo) reflektieren mehr Strahlung als dunkle Albedo
  • 17. 1.2.3 Atmosphärische Ursachen • Vulkane, Aerosole wetter.de, 27.09.2019
  • 18. Einfluss der Vulkanaktivität • Begriff Albedo Albedo: helle Flächen (hohe Albedo) reflektieren mehr Strahlung als dunkle Trübung der Atmosphäre
  • 19. 1.2.3 Atmosphärische Ursachen • Treibhauseffekt: https://www.bpb.de/cache/images/0/38430-3x2-original.jpg?9A359, 27.09.2019
  • 20. Molekulare Erklärung des Treibhauseffektes https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Treibhauseffekt, https://pixabay.com/de/illustrations/kohlendioxid-co2-molek%C3%BCl-vibrationen-1431791/ 27.09.2019 Wasser Kohlendioxid Ozon Lachgas Methan
  • 24. 1.2.4 Anthropogener Einfluss • Herkunft von Kohlendioxid in Deutschland (2017): • 39 % Energiebereitstellung (v.a. Kohlekraftwerke) • 23 % Industrieprozesse (Stahlproduktion, Raffinerien, Zement…) • 21 % Verkehr (v.a. Individualverkehr) • 16 % Gebäude (Haushalte, Gewerbe) • 1 % Landwirtschaft Quelle: https://www.mdr.de/wissen/deutschland-top-fuenf-klima-emissionen-100.html, 04.10.2019
  • 25. 1.2.4 Anthropogener Einfluss • Herkunft weiterer Treibhausgase: • Methan: Landwirtschaft (v.a. Tierhaltung) • Lachgas: Landwirtschaft (Düngung), Verkehr → CO2, CH4, N2O u.a. oft zusammengefasst zu CO2-Äquivalenten
  • 26. Zusammenfassung: Einflussfaktoren auf Temperatur der Erde Faktor Ursache für derzeitige Erwärmung Plattentektonik nein, wirkt über Jahrmillionen Milankovic-Zyklen nein, wirkt über Jahrtausende, derzeit eher Trend zur Abkühlung Sonnenaktivität nein, derzeit keine bedeutenden Schwankungen Vulkane nein, derzeit keine bedeutenden Schwankungen Treibhauseffekt ja, durch anthropogen freigesetzte Treibhausgase
  • 31. 2.2 Szenarien aus dem IPCC-Bericht 2018 Quelle: IPCC-Sonderbericht 2018
  • 32. 2.3 Projizierte Folgen des Klimawandels https://www.t-online.de/nachrichten/klimawandel/id_65338412/klimawandel-verstaerkt-extremes-wetter.html, https://ze.tt/klimawandel-interaktive-bilder-zeigen-wie-stark-der-meeresspiegel-steigt/, https://www.swr.de/wissen/1000- antworten/umwelt-und-natur/Hornisse, 01.10.2019
  • 33. 2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel
  • 34. 2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel Globale Erwärmung 2100 + 1,5 °C + 2 °C Extrem heiße Tage (mittlere Breiten) + 3 °C + 4 °C Starkniederschlag (hohe Breiten, Ost-Nordamerika, Ostasien) geringeres Risiko höheres Risiko Starkniederschlag durch Tropenstürme geringeres Risiko höheres Risiko Meeresspiegel 2100 + 0,26 m bis + 0,77 m + 0,30 m bis + 0,93 m → Umsiedlung von 10 Mio Menschen mehr als bei 1,5 °C Quelle: IPCC-Sonderbericht 2018
  • 35. 2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel Quelle: SROCC (IPCC 2019) RCP8.5 RCP2.6
  • 36. 2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel https://ss2.climatecentral.org, 01.10.2019 RCP2.6: 2300 RCP8.5: 2100
  • 37. 2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel https://ss2.climatecentral.org, 01.10.2019 RCP2.6: wahrscheinlich nicht RCP8.5: nach 2300, außer Grönlandeis schmilzt früher ab
  • 38. 2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel www.klimafolgenonline.com
  • 39. 2.3.1 Folgen für Wetter und Meeresspiegel RCP8.5 www.klimafolgenonline.com
  • 40. Exkurs: Jetstream – Entstehung 1 https://img.posterlounge.de/img/products/450000/444228/444228_poster_l.jpg, 03.08.2019 Sonne Warm Kalt T H kalte Luft sinkt ab → hoher Druck am Boden warme Luft steigt auf → tiefer Druck am Boden weiß: Polarfront T H
  • 41. https://de.wikipedia.org/wiki/Jetstream, 03.08.2019; Hans Häckel: Meteorologie, 6. Auflage 2008 → Druckausgleich vom tropischen Höhenhoch zum polaren Höhentief + Coriolis-Ablenkung → horizontale und vertikale Konzentrierung der Winde an Polarfront → Resultat: erdumspannendes, schmales Windband in 10 km Höhe um 45. Breitengrad → Windgeschwindigkeiten von tw. über 500 km/h Exkurs: Jetstream – Entstehung 2
  • 42. Exkurs: Jetstream – Rossby-Wellen https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2019/01/Rossby-waves.png, https://www.zdf.de/assets/wetter-hitzerekord-102~2400x1350?cb=1561731166886, 3.08.2019 Verlagerung der Wellen
  • 43. Exkurs: Jetstream – 7-Wellen-Muster Figure 3 from Extreme weather events in early summer 2018 connected by a recurrent hemispheric wave-7 pattern, Kai Kornhuber et al 2019 Environ. Res. Lett. 14 054002 doi:10.1088/1748-9326/ab13bf -7-Wellen-Muster relativ stabil (Resonanz!) -bedingt durch Meer-Land-Verteilung -Hitze sehr wahrscheinlich: West-Europa, Zentral-USA, Kaspische Region
  • 44. Klimawandel und Wetterextreme • Beobachtete Veränderungen: • Rossby-Wellen werden größer und stabiler • Wellenverlagerung nach Osten langsamer, teilweise Stillstand! („phase-locked events“) → 7-Wellen vor 1999 nie ≥ 2 Wochen!!! • Ursachen: • Arktis wärmer→ Polar-Höhentief schwächer → Jetstream schwächer • Temperaturgradient Land – Meer höher → größere Rossby-Wellen • Folgen: • Extremwetterereignisse wahrscheinlicher, intensiver und länger • Bsp.: Hitzewellen 2003, 2006, 2012, 2015, 2018
  • 45. Globale Erwärmung 2100 + 1,5 °C + 2 °C Arten, die mehr als die Hälfte ihres geografischen Verbreitungsgebiet verlieren Insekten: 6 % Pflanzen: 8 % Wirbeltiere: 4 % Insekten: 18 % Pflanzen: 16 % Wirbeltiere: 8 % Ökosystem-Transformation 7 % der Landfläche 13 % der Landfläche besonders bedroht: Tundra, borealer Nadelwald Meereisfreie Sommer (Arktis) pro 100 Jahre 1 10 Verlust Korallenriffe 70-90 % 99 % 2.3.2 Auswirkungen auf Ökologie und Biodiversität
  • 46. Vom Aussterben bedrohte Arten • Schätzung insgesamt: 1 Mio Arten (25 %) vom Aussterben bedroht IPBES: Global Assessment Report 2019
  • 47. Artensterben und Klimawandel • Bedeutung des Klimawandels steigt • Verlagerung, Schrumpfen der Verbreitungsgebiete • 2 °C Erwärmung: Verlust von 99 % der Korallenriffe Living Planet Report 2018
  • 48. 2.3.3 Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft www.klimafolgenonline.com
  • 49. 2.3.3 Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft www.klimafolgenonline.com
  • 50. 2.3.3 Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft -Ernährungssicherheit (hohes Risiko): -Ertragsrückgang in Kombination mit steigendem Bedarf (Weltbevölkerung!) -Ernteausfälle durch Extremwetterereignisse -Wasserversorgung (hohes Risiko): -v.a. verringerter Zugang zu Wasser für arme Menschen -Grundwasserressourcen in meisten trockenen, subtropischen Regionen verringert →steigender Wettbewerb um Wasser -Mittelmeerraum trocknet aus -Fischerei (mittleres bis hohes Risiko): -Rückgang der Erträge -Medizin (hohes Risiko): -steigende Erkrankungsrate und Todesfälle durch Dehydrierung, Hitzschlag, Hitzeerschöpfung usw. -Ausbreitung von Infektionskrankheiten https://de.wikipedia.org/wiki/Asiatische_Tigerm%C3%BCcke, 03.10.2019Quelle: AR5 (IPCC 2014), Risiko-Angaben für 4° -Erwärmung
  • 51. 2.3.3 Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft Globale Erwärmung 2100 + 1,5 °C + 2 °C Weltweiter Meeresfisch- Ertrag pro Jahr -1,5 Mio t -3 Mio t Menschen, die zunehmendem Wasserstress ausgesetzt sind ? doppelt so viel wie bei 1,5 °C Kleine Inseln und wenig entwickelte Länder „hohe vielfach ineinandergreifende Klimarisiken“ „hohe vielfach ineinandergreifende Klimarisiken“ Quelle: IPCC-Sonderbericht 2018
  • 52. • Klimawandel als Fluchtursache: • Extremwetterereignisse • Meeresspiegel • Ernterückgang • Wasserstress • Verstärkung des Kontrastes Arm-Reich • Begünstigung der Entstehung gewaltsamer Konflikte 2.3.3 Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft Quelle: AR5 (IPCC 2014)
  • 53. 2.3.4 Zusammenfassender Vergleich der Gefahren Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
  • 54. 2.3.4 Zusammenfassender Vergleich der Gefahren Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
  • 55. 2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte • Bsp. Jetstream
  • 56. • Bsp. Eis-Albedo-Effekt 2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte https://p5.focus.de/img/fotos/origs8539558/1132324573-w630-h420-o-q75-p5/gettyimages-533439864.jpg, 02.10.2019
  • 57. • Bsp. Feuer 2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte https://de.wikipedia.org/wiki/Waldbrand, 02.10.2019
  • 58. • Bsp. Permafrost 2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte https://polarpedia.eu/de/permafrost-4/, 02.10.2019
  • 59. Gefahr: „Galoppierender“ Klimawandel 2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte Eis-Albedo-Effekt Gase aus Permafrost CO2 aus Feuer Jetstream-Wellen
  • 60. Gefahr: „Galoppierender“ Klimawandel 2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte Eis-Albedo-Effekt Gase aus Permafrost CO2 aus Feuer Jetstream-Wellen Ruß weniger Eis Hitzewellen in Gebieten mit Permafrost
  • 61. Gefahr: „Galoppierender“ Klimawandel 2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte Eis-Albedo-Effekt Gase aus Permafrost CO2 aus Feuer Jetstream-Wellen Ruß weniger Eis Hitzewellen in Gebieten mit Permafrost Degradation Amazonas- Regenwald Freisetzung Methanhydrate aus Tiefsee 3-5 °C? 3-5 °C? 5 °C? ???? 2-3 °C? 3-5 °C?Steffen, W. et al: Trajectories of the Earth System in the Anthropocene, 2018
  • 62. Gefahr: „Galoppierender“ Klimawandel 2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte Eis-Albedo-Effekt Gase aus Permafrost CO2 aus Feuer Jetstream-Wellen Ruß weniger Eis Hitzewellen in Gebieten mit Permafrost Degradation Amazonas- Regenwald Freisetzung Methanhydrate aus Tiefsee 3-5 °C? 3-5 °C? 5 °C? ???? 2-3 °C? 3-5 °C?Steffen, W. et al: Trajectories of the Earth System in the Anthropocene, 2018 Auslösung bei +2 °C möglich, bei 1,5 °C nicht auszuschließen!!! (Steffen et al, 2018)
  • 63. 2.3.5 Positive Rückkopplung und Kipppunkte Steffen, W. et al: Trajectories of the Earth System in the Anthropocene, 2018
  • 64. 3. Emissionspfade und CO2-Budget rot: XR-Forderung Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
  • 65. Klassifizierung der Pfade Pfad P1 P2 P3 P4 CO2-Emission 2030 vs. 2010 -58 % -47 % -41 % +4 % CO2-Emission 2050 vs. 2010 -93 % -95 % -91 % -97 % Energiebedarf 2050 vs. 2010 -32 % +2 % +21 % +44 % Primärenergie aus Kohle 2030 vs. 2010 -78 % -61 % -75 % -59 % Primärenergie aus Kohle 2050 vs. 2010 -97 % -77 % -73 % -97 % Kernenergie 2050 vs. 2010 +150 % + 98 % +501 % +468 % Kumulatives CCS (Gt CO2) 2100 0 348 687 1218 Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
  • 66. CO2-Budget • bereits 2200 Gt CO2-Budget aufgebraucht (Stand: 2017) • 66 % unter 1,5 °C Erwärmung: noch 420 Gt CO2-Budget (2017!) • derzeitige Emmisionen: 42 Gt pro Jahr • Methanfreisetzung aus Permafrost u. Feuchtgebieten: • Reduktion des Budgets um bis zu 100 Gt in diesem Jahrhundert!!! 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 CO2-Budget in Gt CO2-Budget (2019) aufgebraucht jährlicher Verbrauch noch vorhanden Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
  • 67. Weitere Einschätzungen des IPCC… • Schätzungen nach festgelegten Zielen (Pariser Abkommen): • Jahr 2030: 52-58 Gt CO2-Emission/Jahr →keine Begrenzung auf 1,5 °C mehr möglich →dann eher +3 °C • mehr als 0,2 °C Überschreitung des 1,5 °C-Ziel: • hohes Ausmaß an CO2-Entnahme-Techniken nötig • Begrenzung auf 1,5 °C bis 2100 eher nicht mehr erreichbar Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
  • 68. Exkurs: Synergien und Zielkonflikte • Anpassungen könnten Synergien erzeugen, z.B. mit: • Gewährleistung von Ernährungssicherheit • Aufrechterhaltung der Ökosysteme • Verringerung von Armut und Ungleichheit • aber auch Zielkonflikte möglich! • Pfade mit besten Synergien u. wenigsten Zielkonflikten: • geringer Energiebedarf • geringer Konsum treibhausgasintensiver Lebensmittel • geringe Abhängigkeit von C-Entnahme-Techniken Quelle: IPCC-Sonderbicht 2018
  • 69. 4. Schlussfolgerungen Was passieren müsste… • schnelle, umfangreiche, einschneidende Transformation der Bereiche: • Energieversorgung (u.a. sofortiger Stopp der Kohleverstromung) • Verkehr • Landwirtschaft/Ernährung • Gesellschaft • Konsum • angemessene (!) CO2-Bepreisung (180 €/t laut Umweltbundesamt) • Renaturierung von Ökosystemen und Aufforstung • Lokale Anpassung an Klimawandelfolgen • Anerkennung Klimawandel als Thema höchster Priorität und Dringlichkeit • Globale Zusammenarbeit zur wirksamen Lösung des Problems • Intelligente Strategien zum Stopp des globalen Bevölkerungswachstums
  • 70. 4. Schlussfolgerungen Die Realität… • globale Emissionen steigen weiter • Regenwälder werden weiter gerodet • Nationale und kurzfristige Denkmuster • deutsches „Klimapäckchen“ September 2019: „Wasch mir den Pelz, aber mach mich nicht nass“ • CO2-Steuer gestuft 10 – 30 €/t • Ausbau der Infrastruktur für Elektroautos • Bahntickets rund 10 % billiger • Pendlerpauschale erhöht!!! • unzureichende Regelungen im Sektor Landwirtschaft • Einschränkung des Ausbaus von Windkraftanlagen • Kohleausstieg 2038!!! → Überschreitung des CO2-Budgets für Deutschland um mindestens 70 %
  • 72. zum Nachlesen… • leicht verständliche Informationen: • Internetseiten des PIK Potsdam • Internetseiten des Umweltbundesamts • IPCC-Berichte: • Fünfter Sachstandsbericht (2014) • Sonderbericht über 1,5 °C globale Erwärmung (2018) • Sonderbericht über Ozean und Kryosphäre (2019) • Allgemeines zu Wetter, Strahlungsbilanz und Klimaveränderung: • Hans Häckel: Meteorologie, 8. Auflage (2016) • Jetstream: • Kornhuber et al: Extreme weather events in early summer 2018 connected by a recurrent hemispheric wave-7 pattern • Zustand Biodiversität: • Das „Globale Assessment“ des Weltbiodiversitätsrates IPBES (2019) • Living Planet Report des WWF (2018) • Kipppunkte: • Steffen, W. et al: Trajectories of the Earth System in the Anthropocene, 2018